Modeling and control of a Multirotor UAV with a cable-suspended rigid body payload: A double-pendulum approach

多转子 有效载荷(计算) 计算机科学 刚体 钟摆 双摆 模拟 控制理论(社会学) 海洋工程 倒立摆 控制(管理) 航空航天工程 机械工程 人工智能 物理 量子力学 网络数据包 非线性系统 计算机网络 工程类 经典力学
作者
Mohamed Tolba,Bijan Shirinzadeh
出处
期刊:Robotics and Autonomous Systems [Elsevier BV]
卷期号:193: 105060-105060 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.robot.2025.105060
摘要

The use of Multirotor Unmanned Aerial Vehicles (MUAVs) for aerial payload delivery has recently been a prominent research topic in the robotics community with various applications in many sectors. This paper presents a comprehensive study on the modeling and control of a generic MUAV carrier with a cable-suspended rigid body payload. A new nonlinear fifteen-degree-of-freedom dynamics model is derived accounting for practical imperfections such as shifted centers of gravity and arbitrary attachment points of the suspension cable on the carrier and payload. Additionally, this model incorporates the elastic behavior of the cable, including slackening and tightening dynamics, and introduces a double-pendulum representation for the payload. An optimal Linear Quadratic Regulator (LQR) with output weighting is proposed to stabilize the system and enable smooth tracking of the desired MUAV trajectory, while effectively reducing payload oscillations and radial movements. The developed controller successfully maintained the oscillation peak of the suspended payload below 15 ° for both stability and missions’ tracking. Unlike previous controllers, the proposed strategy regulates an arbitrary point on the MUAV, specifically the origin of its body axes, rather than the MUAV’s center of gravity or the payload. Computational analysis is used to validate the effectiveness of the proposed control strategy. The findings of this study provide valuable insights for the development of advanced MUAV-based aerial load transportation systems.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
1秒前
科研狗应助安河桥采纳,获得60
2秒前
2秒前
3秒前
胖海星发布了新的文献求助10
3秒前
xxxxxxxxx完成签到 ,获得积分10
3秒前
惊鸿一面发布了新的文献求助10
5秒前
小白发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
7秒前
7秒前
8秒前
8秒前
LM发布了新的文献求助10
9秒前
未闻花名发布了新的文献求助10
9秒前
huichenggong完成签到,获得积分10
9秒前
希望天下0贩的0应助吼吼采纳,获得10
9秒前
完美世界应助妙妙采纳,获得10
10秒前
orixero应助樱樱樱樱采纳,获得10
10秒前
10秒前
10秒前
10秒前
俊逸艳一发布了新的文献求助10
11秒前
文武发布了新的文献求助10
11秒前
东风知我欲完成签到,获得积分10
11秒前
无奈灵煌发布了新的文献求助10
11秒前
vulgar完成签到,获得积分10
12秒前
胖海星完成签到,获得积分10
12秒前
Iridescent发布了新的文献求助10
13秒前
Lv发布了新的文献求助10
13秒前
Jasper应助宅木采纳,获得10
14秒前
15秒前
huxiaomin发布了新的文献求助10
15秒前
LM完成签到,获得积分10
15秒前
molihuakai应助懵懂的丸子采纳,获得10
16秒前
烟花应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
酷波er应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
华仔应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
笨笨山芙应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Industrial Hydraulics Manual (7th edition) 800
Physiologic races of the downy mildew fungus on soybeans in North Carolina 800
Rosenblum, Global Change Biology 800
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7776078
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9317581
关于积分的说明 20358543
捐赠科研通 7362616
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3318153
关于科研通互助平台的介绍 2466309
邀请新用户注册赠送积分活动 2333543